BÀI BÁO CÁO ỨNG DỤNG MÁY TÍNH TRONG TKTT Ô TÔ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

TRƯỜNG CƠ KHÍ - Ô TÔ

KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ -

BÀI BÁO CÁO

ỨNG DỤNG MÁY TÍNHTRONG TKTT Ô TÔ

Học phầnỨng dụng máy tính trong TKTT ô tô

Đề bài:

Câu 1: Tìm hiểu phần mềm và xây dựng bài toán mô phỏng hệ thống treo trênMatlab/Simulink cho sơ đồ:

+ ¼ 2 khối lượng + ¼ 2 khối lượng có ghế

Câu 2: Tìm hiểu phần mềm và xây dựng bài toán bền tĩnh cho chi tiết bất kỳ trên ôtô (lý giải các vị trí đặt ngàm và nêu ngắn gọn cơ sở lựa chọn lực nếu có), khảo sátvà đánh giá các đại lượng ảnh hưởng tới độ bền của chi tiết.

CHƯƠNG 1 TÌM HIỂU PHẦN MỀM VÀ XÂY DỰNG BÀI TOÁN MÔPHỎNG HỆ THỐNG TREO TRÊN MATLAB/SIMULINK

1.1Tìm hiểu phần mềm Matlab/Simulink.

1.1.1 Phần mềm MATLAB.

MATLAB là phần mềm ứng dụng của tập đoàn Mathworks (Mỹ)

Phần mềm xử lý toán học rất mạnh, thông qua việc thực hiện các phép toán trên matrận (MAT - Matrix).

Định hưởng của phần mềm Matlab là dùng cho những cán bộ nghiên cứu, thiết kếvà lập trình.

Chức năng của MATLAB:- Công cụ đồ họa 2D, 3D.

- Đơn thức, đa thức, vi phân, tích phân, …

- Xử lý các tín hiệu đo, Thuật giải bài toán tối ưu Phạm vi sử dụng: MATLAB nghiên cứu sâu- Giải PT đạo hàm vi phân phục vụ kiểm bền - Simulink mô phỏng các cơ cấu máy

- Nghiên cứu các dòng chảy khi hay chất lỏng - Fuzzy logic: nghiên cứu lôgic mờ.

Giao diện của MATLAB:

+ Nếu trước 1 dòng lệnh có ký tự “%” thì dòng lệnh đó chỉ là chú thích, Matlabkhông thực hiện lệnh trong dòng soạn thảo đó

+ Khi thực hiện xong 1 lệnh đúng (không có lỗi), Matlab sẽ đưa ngay kết quả củalệnh đó nếu cuối câu lệnh không có dấu ";" Kết quả sẽ được trả lời sau dòng ans + Lệnh clc cho phép xóa toàn bộ các lệnh đã thực hiện trước đó, trả về 1 trang cửasổ trắng

+ Lệnh clear all cho phép xóa toàn bộ lưu trữ các biến có trong bộ nhớ hiện thờicủa máy tính Gõ help trên cửa sổ sẽ hiện cho cách thức sử dụng lệnh đó.

- Tính toán biểu thức số

+ Nhập trực tiếp các biểu thức, sau khi ấn Enter kết quả của biểu thức sẽ hiện ramàn hình

+ Các phép tính: Cộng +, Trừ -, Nhân *, Chia /, Luỹ thừa ^ và dấu ngoặc ( ) ưu tiênphép tính

+ Phân lệnh ra nhiều dòng (bằng cách ấn Enter), tuy nhiên cuối mỗi dòng (trừ dòngcuối cùng) ta phải thêm dấu

hoặc <tên biến> = <biểu thức>;

- Kiểm tra biến đang có: Để kiểm tra giá trị hiện thời của biến ta chỉ cần gõ tên biếnhoặc sử dụng workspace:

- Xóa biến: Lệnh: clear, clear , Hoặc chuột phải vào biến trong workspace, chọndelete.

1.1.2 Simulink

Simulink là phần mềm mở rộng của Matlab.

Dùng để mô hình hóa, mô phỏng và phân tích một hệ thống động.Định hướng ngành Công nghiệp ô tô:

- Tiết kiệm nhiên liệu

- Giảm ô nhiễm môi trường - Giảm giá thành chế tạo

- Đa dạng hóa đối tượng sử dụng,

- Nâng cao tiện nghi và an toàn khi sử dụng.Khởi tạo Simulink:

Cách 1: Gõ lệnh “simulink” trong môi trường matlab Cách 2: Chọn trực tiếp trên thanh công cụ

Cửa sổ Simulink hoạt động liên kết với cửa sổ lệnh Matlab

Để lấy các khối, ta tìm tới thư viện của phần mềm, nơi chứa các khối được lập trìnhsẵn:

Giao diện thư viện của Simulink:

Các khối làm việc cơ bản của Simulink:

- Khối nguồn: Sources Tạo ra các tín hiệu đầu vào là: hằng số, sin, xung, random,…

- Khối đầu đo: Sinks Chứa các khối là đầu ra của hệ thống: hiển thị, dừng chươngtrình mô phỏng, …

- Khối tuyến tính: Continous Chứa các khối mô phỏng các hệ liên tục.

- Khối tính toán: Math Operations Cung cấp các khối thực hiện các phép toán khácnhau

- Khối đầu nối: Signal Routing Xử lý tín hiệu

Các bước cơ bản mô phỏng trên Simulink:

- Bước 1: Đưa các khối tính toán cần thiết xuất hiện tại vùng làm việc của SimulinkCách 1: Tìm mở thư viện Simulink, lựa chọn từng khối kéo vào vùng làm việc Cách 2: Click chuột trái vào vùng làm việc và gõ tên các khối cần thiết.

- Bước 2: Sắp xếp khoa học và vẽ đường nối giữa các khối

Nếu xem kỹ từng khối, chúng ta thấy dấu > ở bên phải của khối là dấu đầu nối dànhcho ngõ ra của tín hiệu, còn dấu > ở bên trái là dấu đầu nối dành cho ngõ vào Tínhiệu đi từ đầu ra của một khối tới đầu vào của khối khác theo một đường nối giữhai khối Khi một khối đã được nối thì biểu tượng > cũng mất đi

Rẽ nhánh các đường nối bằng cách Giữ “Ctrl” và ấn trái chuột.

- Bước 3: (Có thể thực hiện trước bước 2) kích đúp chuột và các khối để thay đổithông số phù hợp với bài toán đang thực hiện

Có thể sử dụng lệnh Help để đọc hướng dẫn và xem ví dụ sử dụng lệnh.

- Bước 4: Sau khi mô hình hóa xong bài toán Ta đặt thời gian mô phỏng Stop timetrên thanh công cụ và ấn Run

Kết quả sẽ hiển thị trên các khối đầu đo.

1.2Xây dựng bài toán mô phỏng hệ thống treo trên Matlab/Simulink.

1.2.1 Mô phỏng hệ thống treo cho sơ đồ ¼ 2 khối lượng có ghế

Công thức tính toán:

Hệ phương trình cân bằng:

a´ = −1m

G [ KG.(a´ - ´z) + CG.(a – z)] ´z = −1m

B3: Gõ lệnh lấy các khối

B4: Tiến hành chọn khối và mô phỏng trên Simulink

Chọn khối: gain, intergrator, step, Add, scope, Derivative.

B5: Sắp xếp các khối khoa học, dễ nhìn

B6: Nhập dữ liệu đầu vào

B7: Chạy mô phỏng và đưa ra đồ thị khảo sát* Lần 1:

Nhận xét:

 Đường màu đen có biên độ lớn nhất biểu thị cho dao động của ghế, đườngmàu đỏ biểu thị cho dao động hệ thống treo của khối lượng được treo,đường màu lam có biên độ nhỏ nhất biểu thị dao động của khối lượngkhông treo và đường màu xanh lục biểu thị cho dao động đầu vào của mặtđường.

 Xe bắt đầu lên dốc và đồng thời xuất hiện dao động lớn nhất tại giây thứ1.85 Khi đó xe sẽ thay đổi vị trí cân bằng khi lên bậc và dao động tắt dầntại vị trí cân bằng mới.

 Thời gian tắt dao động là 11.66s.

* Lần 2:

Nhận xét:

 Đường màu đen có biên độ lớn nhất biểu thị cho dao động của ghế, đườngmàu đỏ biểu thị cho dao động hệ thống treo của khối lượng được treo,đường màu lam có biên độ nhỏ nhất biểu thị dao động của khối lượngkhông treo và đường màu xanh lục biểu thị cho dao động đầu vào của mặtđường.

 Xe bắt đầu lên dốc và đồng thời xuất hiện dao động lớn nhất tại giây thứ1.75 Khi đó xe sẽ thay đổi vị trí cân bằng khi lên bậc và dao động tắt dầntại vị trí cân bằng mới.

 Thời gian tắt dao động là 10.32s.

* Lần 3:

Nhận xét:

 Đường màu đen có biên độ lớn nhất biểu thị cho dao động của ghế, đườngmàu đỏ biểu thị cho dao động hệ thống treo của khối lượng được treo,đường màu lam có biên độ nhỏ nhất biểu thị dao động của khối lượngkhông treo và đường màu xanh lục biểu thị cho dao động đầu vào của mặtđường.

 Xe bắt đầu lên dốc và đồng thời xuất hiện dao động lớn nhất tại giây thứ2.03 Khi đó xe sẽ thay đổi vị trí cân bằng khi lên bậc và dao động tắt dầntại vị trí cân bằng mới.

 Thời gian tắt dao động là 12.87s

Lập bảng giá trị biên độ A và thời gian dập tắt dao dộng t theo sự thay đổi khốilượng treo m2

6000 0.076 12.87

Sơ đồ biểu thị mối quan hệ của biên độ A và thời gian dập tắt dao dộng t theo m

Nhận xét:

đáng kể Cụ thể khi khối lượng treo m2 tăng thì biên độ dao dộng cũng tăng vàngược lại Trong khí đó, thời gian dập tắt dao động thay đổi rõ rệt hơn

1.1.1 Mô phỏng hệ thống treo cho sơ đồ ½ khối lượng.

Công thức tính toán:

-´z= 1

ma[−(K1+K2)´z +´Ɛ1K1+ ´Ɛ2K2+(a K1−b K2)φ−´ (C1+C2)Z+C1ε1+C2ε2+(aC1−b C2)φ}-

m2[¿ ¿(K2+KL2¿Ɛ´2+b K2φ+C´ 2Z−(C2+CL2)Ɛ´2+b C2φ+KL 2h´2+CL 2h2]

B1: Mở phần mềm truy cập vào simulink

B2: Chọn Blank Model để mở

B3: Gõ lệnh lấy các khối

B4: Tiến hành chọn khối và mô phỏng trên Simulink

Chọn khối: gain, intergrator, step, Add, scope, Derivative.

B5: Sắp xếp các khối khoa học, dễ nhìn

B6: Nhập dữ liệu đầu vào

B7: Chạy mô phỏng và đưa ra đồ thị khảo sát* Lần 1:

Nhận xét:

+ Độ lớn biên độ dao động của phần tử không treo 1 dao động lần thứ nhất

lớn hơn dao động lần thứ 2

+ Ngược lại, Độ lớn biên độ dao động của phần tử không treo 2 dao động lầnthứ nhất bé hơn dao động lần thứ 2

+ Phần tử không treo 1 dao động lần thứ nhất đập tắt lúc 8,93 s, dao động lầnthứ hai dập tắt lúc 6,47 s

+Phần tử không treo 2 dao động lần thứ nhất đập tắt lúc 2,89s, dao động lầnthứ hai dập tắt lúc 3,91 s

+ Góc lắc dao động lần thứ nhất đập tắt lúc 2,62 s, dao động lần thứ hai dậptắt lúc 2,9 s

+ Phần tử không treo 2 dao động lần thứ nhất đập tắt lúc 2,75 s, dao động lầnthứ hai dập tắt lúc 3,89 s

+ Góc lắc dao động lần thứ nhất đập tắt lúc 2,42 s, dao động lần thứ hai dậptắt lúc 2,76 s

CHƯƠNG 2 TÌM HIỂU PHẦN MỀM VÀ XÂY DỤNG BÀI TOÁN BỀNTĨNH CHO CHI TIẾT BẤT KỲ TRÊN Ô TÔ, KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ

CÁC ĐẠI LƯỢNG ẢNH HƯỞNG TỚI ĐỘ BỀN CỦA CHI TIẾT

- Trong thiết kế ô tô, kiểm nghiệm về an toàn khi va chạm là một trong những yêucầu bắt buộc.

Motion View và Motion Solve

- Công cụ xây dựng mô hình MBD (Multi-body Dynamics)

- Toyota, Honda, … sử dụng Motion View và Motion Solve để xây dựng mô hình ôtô, giải quyết các bài toán liên quan đến hệ thống lái, hệ thống treo, truyền lực …

Giao diện Hypermesh

Sử dụng chuột

File Help (Trợ giúp)

HyperMesh có chứa tất cả các thông tin về phần mềm, chi tiết cách sử dụng, ýnghĩa các lệnh, lưu ý, yêu cầu các tutorial hướng dẫn v.v

Người dùng có thể truy cập vào Help file bằng cách nhấn phím F1 hoặc ấn H.

Phím tắt trong hypermesh

Mở và xuất file

Kết quả nhập mô hình

Quá trình xây dựng bài toán

2.2Xây dựng bài toán bền tĩnh cho chi tiết bất kỳ trên ô tô, khảo sát vàđánh giá các đại lượng ảnh hưởng tới độ bền của chi tiết.

Chia lưới phần tử

-Trong bảng lệnh 3D, thao tác lựa chọn như hình

- Ta được kết quả như sau:

Đặt điều kiện bền

- Chuột phải vào khoảng trống, chọn create >> material

Tương tự, chọn các tùy chọn property, load step, load collectorLưu ý: collector sẽ tạo 2 lần

- Cài đặt thông số vật liệu (thep c45):

- Gán property cho mô hình phần tử hữu hạn

- Cải đặt ngàm

- Cài đặt thông số load step

- Type: linear static: tuyến tính tĩnh

Kiểm bền

- Vị trí max min

+ Max = 0,395 mm tại phần tử 1870 +Min = 0 mm tại phần tử 264

- Ứng suất

- Vị trí max min

+ Max = 940,937 MPA tại phần tử 9622+ Min = 0,001 MPA tại phần tử 13609

Kết quả:

Nhận xét:

truyền để lực phân bố đều.